python socket應用基礎

socket一般也稱做"套接字"，用於描述IP地址和端口，是一個通訊鏈的句柄，應用程序一般經過"套接字"向網絡發出請求或者應答網絡請求。

socket起源於Unix，而Unix/Linux基本哲學之一就是「一切皆文件」，對於文件用【打開】【讀寫】【關閉】模式來操做。socket就是該模式的一個實現，socket便是一種特殊的文件，一些socket函數就是對其進行的操做（讀/寫IO、打開、關閉）

Socket與http鏈接的關係

咱們在傳輸數據時，能夠只使用（傳輸層）TCP/IP協議，可是那樣的話，若是沒有應用層，便沒法識別數據內容，若是想要使傳輸的數據有意義，則必須使用到應用層協議，應用層協議有不少，好比HTTP、FTP、TELNET等，也能夠本身定義應用層協議。WEB使用HTTP協議做應用層協議，以封裝HTTP文本信息，而後使用TCP/IP作傳輸層協議將它發到網絡上。

Socket是一個針對TCP和UDP編程的接口，你能夠藉助它創建TCP鏈接等等。而TCP和UDP協議屬於傳輸層 。而http是個應用層的協議，它實際上也創建在TCP協議之上。Socket是對TCP/IP協議的封裝，Socket自己並非協議，而是一個調用接口（API），經過Socket，咱們才能使用TCP/IP協議。Socket的出現只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已，是對TCP/IP協議的抽象，從而造成了咱們知道的一些最基本的函數接口。

TCP鏈接的三次握手圖示：

 

什麼是TCP鏈接的三次握手？

第一次握手：客戶端發送syn包(syn=j)到服務器，並進入SYN_SEND狀態，等待服務器確認；
第二次握手：服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時本身也發送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態；
第三次握手：客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。

握手過程當中傳送的包裏不包含數據，三次握手完畢後，客戶端與服務器才正式開始傳送數據。理想狀態下，TCP鏈接一旦創建，在通訊雙方中的任何一方主動關閉鏈接以前，TCP 鏈接都將被一直保持下去。斷開鏈接時服務器和客戶端都可以主動發起斷開TCP鏈接的請求，斷開過程須要通過「四次握手」

socket python實例

socket server

import socket

ip_port = ("127.0.0.1",8888)

sk = socket.socket()
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)

while True:
    print("服務開啓...")
    conn,addr = sk.accept()
    client_data = conn.recv(1024).decode("utf8")
    print(client_data)
    conn.sendall(bytes("你已鏈接成功。", encoding="utf8"))
    conn.close()

socket client

import socket
ip_port = ("127.0.0.1",8888)

sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)
sk.sendall(bytes("請求鏈接", encoding="utf8"))
server_reply = sk.recv(1024).decode("utf8")
print(server_reply)
sk.close()

web服務原型

import socket
 
def handle_request(client):
    buf = client.recv(1024)
    client.send(bytes("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n", encoding="utf-8"))
    client.send(bytes("Hello, World", encoding="utf-8"))
 
def main():
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    sock.bind(('localhost',8080))
    sock.listen(5)
    while True:
        connection, address = sock.accept()
        handle_request(connection)
        connection.close()
 
if __name__ == '__main__':
  main()

sk = socket.socket(參數1,參數2,參數3)

參數一：地址簇

　　socket.AF_INET IPv4（默認）
　　socket.AF_INET6 IPv6

　　socket.AF_UNIX 只可以用於單一的Unix系統進程間通訊

參數二：類型

　　socket.SOCK_STREAM　　流式socket , for TCP （默認）
　　socket.SOCK_DGRAM　　 數據報式socket , for UDP

　　socket.SOCK_RAW 原始套接字，普通的套接字沒法處理ICMP、IGMP等網絡報文，而SOCK_RAW能夠；其次，SOCK_RAW也能夠處理特殊的IPv4報文；此外，利用原始套接字，能夠經過IP_HDRINCL套接字選項由用戶構造IP頭。
　　socket.SOCK_RDM 是一種可靠的UDP形式，即保證交付數據報但不保證順序。SOCK_RAM用來提供對原始協議的低級訪問，在須要執行某些特殊操做時使用，如發送ICMP報文。SOCK_RAM一般僅限於高級用戶或管理員運行的程序使用。
　　socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的連續數據包服務

參數三：協議

　　0　　（默認）與特定的地址家族相關的協議,若是是 0 ，則系統就會根據地址格式和套接類別,自動選擇一個合適的協議

 

經常使用方法介紹

sk.bind(address)

　　s.bind(address) 將套接字綁定到地址。address地址的格式取決於地址族。在AF_INET下，以元組（host,port）的形式表示地址。

sk.listen(backlog)

　　開始監聽傳入鏈接。backlog指定在拒絕鏈接以前，能夠掛起的最大鏈接數量。

      backlog等於5，表示內核已經接到了鏈接請求，但服務器尚未調用accept進行處理的鏈接個數最大爲5
      這個值不能無限大，由於要在內核中維護鏈接隊列

sk.setblocking(bool)

　　是否阻塞（默認True），若是設置False，那麼accept和recv時一旦無數據，則報錯。

sk.accept()

　　接受鏈接並返回（conn,address）,其中conn是新的套接字對象，能夠用來接收和發送數據。address是鏈接客戶端的地址。

　　接收TCP 客戶的鏈接（阻塞式）等待鏈接的到來

sk.connect(address)

　　鏈接到address處的套接字。通常，address的格式爲元組（hostname,port）,若是鏈接出錯，返回socket.error錯誤。

sk.connect_ex(address)

　　同上，只不過會有返回值，鏈接成功時返回 0 ，鏈接失敗時候返回編碼，例如：10061

sk.close()

　　關閉套接字

sk.recv(bufsize[,flag])

　　接受套接字的數據。數據以字符串形式返回，bufsize指定最多能夠接收的數量。flag提供有關消息的其餘信息，一般能夠忽略。

sk.recvfrom(bufsize[.flag])

　　與recv()相似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收數據的字符串，address是發送數據的套接字地址。

sk.send(string[,flag])

　　將string中的數據發送到鏈接的套接字。返回值是要發送的字節數量，該數量可能小於string的字節大小。即：可能未將指定內容所有發送。

sk.sendall(string[,flag])

　　將string中的數據發送到鏈接的套接字，但在返回以前會嘗試發送全部數據。成功返回None，失敗則拋出異常。

      內部經過遞歸調用send，將全部內容發送出去。

sk.sendto(string[,flag],address)

　　將數據發送到套接字，address是形式爲（ipaddr，port）的元組，指定遠程地址。返回值是發送的字節數。該函數主要用於UDP協議。

sk.settimeout(timeout)

　　設置套接字操做的超時期，timeout是一個浮點數，單位是秒。值爲None表示沒有超時期。通常，超時期應該在剛建立套接字時設置，由於它們可能用於鏈接的操做（如 client 鏈接最多等待5s ）

sk.getpeername()

　　返回鏈接套接字的遠程地址。返回值一般是元組（ipaddr,port）。

sk.getsockname()

　　返回套接字本身的地址。一般是一個元組(ipaddr,port)

sk.fileno()

　　套接字的文件描述符

 

上面的參數介紹中咱們提到了UDP鏈接，什麼是UDP鏈接呢？

TCP是面向連接的，雖說網絡的不安全不穩定特性決定了多少次握手都不能保證鏈接的可靠性，但TCP的三次握手在最低限度上（實際上也很大程度上保證了）保證了鏈接的可靠性；而UDP不是面向鏈接的，UDP傳送數據前並不與對方創建鏈接，對接收到的數據也不發送確認信號，發送端不知道數據是否會正確接收，固然也不用重發，因此說UDP是無鏈接的、不可靠的一種數據傳輸協議。DP的開銷更小數據傳輸速率更高，由於沒必要進行收發數據的確認，因此UDP的實時性更好

咱們見過的使用場景，通常TCP用於文件傳輸協議，而UDP則用於即時通訊如QQ

UDP實例：

server端

import socket
ip_port = ("127.0.0.1",8888)
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
sk.bind(ip_port)

while True:
    print("connect preparing。。。")
    data,(host,port) = sk.recvfrom(1024)
    print(data.decode("utf-8"),host,port)
    sk.sendto(bytes("IP:{0},you are just send one message.".format(host), encoding='utf-8'), (host,port))

client端

import socket
ip_port = ("127.0.0.1",8888)

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
while True:
    inp = input("DATA：").strip()
    if inp == 'exit':
        break
    sk.sendto(bytes(inp, encoding='utf-8'),ip_port)
    data,(host,port) = sk.recvfrom(1024)
    print(data.decode("utf-8"))

sk.close()